一种基于失效传播模型的安全分析方法的研究
发布时间：2021-06-09 16:39
对于一旦出现异常就有可能造成生命财产损失或环境破坏的安全苛求系统来说,安全是永恒的主题,采用科学、系统的安全分析方法对系统危险进行辨识、控制、跟踪是这一类系统的设计开发不可缺少的环节。进入21世纪后计算机系统正朝着深度融合计算、通信和控制技术,形成可控、可信的网络化物理设备系统的方向发展,系统的复杂性、动态性和混杂性特征显著增强,已经远远超出了人类对计算机控制系统的行为特征以及设计理论的认识程度,给系统安全分析带来了极大的挑战。论文针对新一代安全苛求信息物理系统（Cyber Physical System, CPS）的特点,在深入分析了系统偏差行为的时序规律的基础上,定义了基于线性时间的失效传播时序逻辑（Failure Temporal Logic, FTL）系统。并将FTL系统引入失效传播转化符号（Failure Propagation Transformation Notation, FPTN）模型中,提出了Temporal-FPTN模型描述语言及其定性求解方法,为系统危险致因机理及演化规律的分析提供了更加准确、高效的分析方法。论文进一步研究了安全苛求CPS系统的行为、结构动态特征...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题的背景
1.2 安全苛求CPS系统的特点
1.3 安全分析方法的演变和发展
1.3.1 初期的系统安全技术
1.3.2 系统安全概念和安全分析方法的形成
1.3.3 计算机系统安全分析方法的发展
1.4 选题的目的和意义
1.5 论文研究内容和篇章结构
2 系统安全分析方法综述
2.1 概述
2.2 基于事件的安全分析
2.2.1 故障树
2.2.2 故障模式及影响分析
2.2.3 危险与可操作性分析
2.3 基于状态的安全分析
2.3.1 数值分析
2.3.2 逻辑验证
2.3.3 系统模拟
2.4 基于失效传播的安全分析
2.4.1 FPTN
2.4.2 HiP-HOPS
2.5 本章小结
3 时序失效传播模型研究
3.1 失效传播时序逻辑
3.1.1 时间的定义
3.1.2 时序逻辑系统
3.1.3 时序逻辑约简法则
3.2 Temporal-FPTN
3.2.1 Temporal-FPTN形式化定义
3.2.2 Temporal-FPTN模块描述语言
3.2.3 Temporal-FPTN模块耦合算法
3.3 Temporal-FPTN模型的MCSQ求解
3.3.1 最小割集序列
3.3.2 MCSQ求解
3.4 实例分析
3.5 本章小结
4 分层失效传播安全分析框架
4.1 系统动态特性建模
4.1.1 安全苛求CPS系统的动态特性
4.1.2 系统动态行为的描述
4.1.3 系统动态结构的描述
4.2 分层模块化动态安全分析框架
4.2.1 HiCBD框架
4.2.2 模型精化
4.2.3 模型耦合
4.3 基于HiCBD框架的系统安全分析
4.4 本章小结
5 基于通信列车运行控制系统的安全分析
5.1 CBTC系统介绍
5.1.1 CBTC系统结构和工作原理
5.1.2 系统安全功能
5.2 假设条件
5.2.1 系统运行环境假设
5.2.2 系统结构假设
5.3 基于HiCBD方法的CBTC系统安全分析
5.3.1 系统MTN模型
5.3.2 系统工作场景分析
5.3.3 系统Temporal-FPTN模型及分析
5.3.4 分析结果
5.3.5 CBTC系统安全设计建议
5.4 本章小结
6 结论
6.1 研究成果
6.2 论文创新点
6.3 展望
参考文献
附录A ZBDD基本操作算法
附录B CBTC系统危险表
作者简历
攻读博士期间发表论文
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CPN的CBTC地面数据通信系统仿真和分析[J]. 牛儒,唐涛. 系统仿真学报. 2008(17)
[2]尼崎事故的反思[J]. 孟庆宇. 铁道知识. 2006(04)
本文编号：3220937
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题的背景
1.2 安全苛求CPS系统的特点
1.3 安全分析方法的演变和发展
1.3.1 初期的系统安全技术
1.3.2 系统安全概念和安全分析方法的形成
1.3.3 计算机系统安全分析方法的发展
1.4 选题的目的和意义
1.5 论文研究内容和篇章结构
2 系统安全分析方法综述
2.1 概述
2.2 基于事件的安全分析
2.2.1 故障树
2.2.2 故障模式及影响分析
2.2.3 危险与可操作性分析
2.3 基于状态的安全分析
2.3.1 数值分析
2.3.2 逻辑验证
2.3.3 系统模拟
2.4 基于失效传播的安全分析
2.4.1 FPTN
2.4.2 HiP-HOPS
2.5 本章小结
3 时序失效传播模型研究
3.1 失效传播时序逻辑
3.1.1 时间的定义
3.1.2 时序逻辑系统
3.1.3 时序逻辑约简法则
3.2 Temporal-FPTN
3.2.1 Temporal-FPTN形式化定义
3.2.2 Temporal-FPTN模块描述语言
3.2.3 Temporal-FPTN模块耦合算法
3.3 Temporal-FPTN模型的MCSQ求解
3.3.1 最小割集序列
3.3.2 MCSQ求解
3.4 实例分析
3.5 本章小结
4 分层失效传播安全分析框架
4.1 系统动态特性建模
4.1.1 安全苛求CPS系统的动态特性
4.1.2 系统动态行为的描述
4.1.3 系统动态结构的描述
4.2 分层模块化动态安全分析框架
4.2.1 HiCBD框架
4.2.2 模型精化
4.2.3 模型耦合
4.3 基于HiCBD框架的系统安全分析
4.4 本章小结
5 基于通信列车运行控制系统的安全分析
5.1 CBTC系统介绍
5.1.1 CBTC系统结构和工作原理
5.1.2 系统安全功能
5.2 假设条件
5.2.1 系统运行环境假设
5.2.2 系统结构假设
5.3 基于HiCBD方法的CBTC系统安全分析
5.3.1 系统MTN模型
5.3.2 系统工作场景分析
5.3.3 系统Temporal-FPTN模型及分析
5.3.4 分析结果
5.3.5 CBTC系统安全设计建议
5.4 本章小结
6 结论
6.1 研究成果
6.2 论文创新点
6.3 展望
参考文献
附录A ZBDD基本操作算法
附录B CBTC系统危险表
作者简历
攻读博士期间发表论文
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CPN的CBTC地面数据通信系统仿真和分析[J]. 牛儒,唐涛. 系统仿真学报. 2008(17)
[2]尼崎事故的反思[J]. 孟庆宇. 铁道知识. 2006(04)
本文编号：3220937
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xtxlw/3220937.html
